Мікроаналіз чавунів

МЕТА РОБОТИ:

­ вивчення мікроструктури чавунів;

­ встановлення залежності між структурою й механічними властивостями чавунів.

ЗАВДАННЯ:

­ розглянути під мікроскопом, замалювати й описати мікроструктури чавунів;

­ описати методи одержання, властивості й область використання чавунів.

ОБЛАДНАННЯ:

­ металографічний мікроскоп МІМ-7;

­ мікрошліфи чавунів: сірого феритного й перлітного модифікованого, високоміцного й ковкого.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

На відміну від сталі хімічний склад чавуну ще не характеризує досить надійно його властивостей. Структура чавуну і його основні властивості залежать як від хімічного складу, так і від технологічного процесу виробництва й режиму термічної обробки. Залежно від умов кристалізації й форми вуглецю розрізняють чавуни білі, сірі й ковкі.

Рисунок 22 – Діаграма Fe-Fe₃C

Білий чавун – це сплав, у структурі якого вуглець присутній тільки у вигляді цементиту Fe₃C. Одержують білий чавун досить швидким охолодженням або надлишком марганцю Mn. Структурними складовими білих чавунів є перліт, ледебурит і первинний цементит.

Ледебурит - це евтектика, що являє собою суміш перліту із цементитом.

Білі чавуни діляться на:

­ на доевтектичні (2,14%<С<4,3%) - структура яких складається з перліту, цементиту й ледебуриту;

­ евтектичні (С=4,3%) - структура ледебурит;

­ евтектичні (С>4,3%) - структура первинний цементит і ледебурит.

Графітизований (сірий) чавун - це сплав, у якому вуглець міститься у вигляді вільного графіту, що має форму пластинок різних розмірів. Структура сірого чавуну складається з металевої основи й включень графіту, вкраплених у цю основу. Залежно від структури основи сірі чавуни діляться на:

­ перлітні;

­ феритно-перлітні;

­ феритні.

Залежно від форми графітових включень графітизовані чавуни ділять на:

­ сірі (із пластинчастою формою графітових включень);

­ високоміцні (з кулястою формою графітових включень);

­ ковкі (із пластинчастою формою графітових включень).

Утворення графітових включень залежить від швидкості охолодження, присутності різних добавок, використання модифікаторів, термічної обробки.

Сірі чавуни із пластинчастою формою графітових включень (рисунок 23) одержують при повільному охолодженні або підвищеному вмісті в сплаві кремнію Si.

Рисунок 23 - Мікроструктура сірого чавуну

Модифікований перлітний чавун одержують додаванням в рідкий чавун модифікаторів (SiCa, FeSi) при наступному повільному охолодженні. Графіт у структурі чавуну знаходиться у вигляді мілких завихрень (рисунок 24).

Рисунок 24 - Мікроструктура сірого модифікованого чавуну

Мікроструктура високоміцного чавуну складається з металевої основи, що може бути перлітною, феритною і феритно-перлітною, і включень кулястого графіту (рисунок 25). Для одержання такої форми графіту в рідкий чавун перед розливанням додають 0,03-0,07% марганцю Mn і повільно прохолоджують.

Рисунок 25 - Мікроструктура високоміцного чавуну

Ковкі чавуни можуть мати перлітну або феритну металеву основу із включеннями пластинчастого графіту. Одержують ковкі чавуни відпалом білого доевтектичного чавуну в одну або у дві стадії.

При відпалі в одну стадію вільний цементит і ледебурит розпадається на ферит і графіт - одержують перлітний ковкий чавун. При відпалі у дві стадії на ферит і графіт додатково розпадається цементит перліту й одержують феритний ковкий чавун (рисунок 26).

Рисунок 26 - Мікроструктура феритного чавуну

Результати досліджень занести до протоколу.

Протокол №1 – Мікроаналіз чавунів

№	Марка чавуна	Найменування по структурі	Механічні властивості	Спосіб одержання	Схема мікроструктури та її описання	Приклади вживання
σв, МПа	δ, %

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Які сплави відносяться до чавунів?

2. На які групи поділяють чавуни?

3. Скільки структурних складових можна побачити при кімнатній температурі в білому доевтектичних чавуні?

4. Скільки структурних складових, можна побачити при кімнатній температурі в білому евтектичним чавуні?

5. Скільки структурних складових можна побачити при кімнатній температурі в білому заевтектичних чавуні?

6. Яким методом одержують сірі чавуни?

7. Яким методом одержують ковкий чавун?

8. Яким методом одержують високоміцний чавун?

9. Як маркуються чавуни?

10. Чим відрізняються мікроструктури графітизованих чавунів на однаковій основі?